Поперечные и продольные волны в физике

Продольные волны — это

Одна из важных тем в науке физике посвящена изучению природы и свойств волн. Подобные явления окружают человека повсеместно. Волновые процессы формируются в природном мире естественным образом, а также являются следствием хозяйственной деятельности. Исследование волн разного рода позволяет разрабатывать приборы, оборудование, технологии, полезные в разнообразных сферах жизни. В зависимости от характера образования и проявления в категории волн выделяют основные типы:

• продольные;
• поперечные.

В процессе изучения продольных волн замечено, что частицы рассматриваемой среды совершают колебания вдоль оси, по которой распространяется волна. Подобный эффект можно наблюдать при возникновении волн звука, обладающих свойством хорошо распространяться в воздушном пространстве. Прохождение звуковых потоков сквозь атмосферу сопровождает сжатие и растяжение молекул воздуха вдоль вектора, характерного для волнового движения.

Поперечные волны — это

При возникновении поперечных волн наблюдают колебания частиц в рамках какой-либо плоскости, составляющую воображаемый перпендикуляр с осью, вдоль которой происходит волновое явление. В качестве примера подобного процесса можно рассмотреть образование и дальнейшее перемещение волн на поверхности водоема. При распределении волны по водной поверхности молекулы перемещаются в верхнем и нижнем направлении, то есть перпендикулярно вектору, вдоль которого ориентирована волна.

В каких средах могут возникать

Возникновение поперечных волн характерно исключительно для объектов, пребывающих в твердом агрегатном состоянии. В этом случае реализована возможность для перемещения фрагментов или слоев материала по отношению друг к другу. Формирование продольных волн в твердых материальных телах обусловлено изменением объемных характеристик при деформационном воздействии. Жидкие и газообразные среды состоят из смежных слоев, скользящих по поверхности друг друга. Подобное явление не предусматривает образование поперечных волн. В таком случае допустимо формирование волнового процесса продольного типа.

Где распространяются, примеры

Продольные волны обладают рядом свойств, используемых в современной инженерии. Например, благодаря способности распространяться по воздушной и другим видам сред, продольный волновой процесс берут за основу при проектировании акустических приборов. Аппаратура функционирует за счет звуковых волн для формирования и трансляции звука. Способность к распространению продольных волн в разных средах применяют в медицине, включая ультразвуковую диагностику. Сейсмическую активность также идентифицируют по фиксации волнового процесса рассматриваемого вида.

Световой поток относят к категории поперечных волн. Свет обладает способностью к распространению в разных средах, включая воздушное и водное пространство. Подобный эффект широко используют в оптике для генерации и передачи изображений, способствующих познанию и восприятию окружающего мира. К волнам электромагнитной природы происхождения относят радиоволны и микроволны. Звук также причисляют к рассматриваемому типу волн. В качестве примера можно проанализировать колебательное движение струны или мембраны, за счет чего формируются поперечные волны, создающие звук.

Чем отличаются

Разница между продольными и поперечными волнами заключается в разной направленности движения частиц в среде распространения. В случае продольных волн характерны колебания, происходящие вдоль оси, по которой распространяется волна. Поперечные волны ориентированы перпендикулярно такому направлению. Кроме озвученных свойств, рассматриваемые типы волнового процесса обладают разными механизмами колебательного движения составных компонентов среды. В продольных волнах процесс основан на изменении размеров частиц, а при возникновении поперечных волн молекулы перемещаются.

Свойства продольных и поперечных волн

Продольным волнам свойственны следующие характеристики:

• сжатие и растяжение молекул, входящих в состав среды, по направлению движения волны;
• уменьшение расстояния между сжимающимися частицами, взаимное удаление растягивающихся частиц;
• скорость, с которой распространяются волны, определена свойствами среды;
• обязательное наличие среды, в которой реализован волновой процесс.

Поперечные волны обладают такими свойствами, как:

• перпендикулярно ориентированное колебание частиц относительно вектора распространения волны;
• быстрота перемещения волны меняется в зависимости от параметров вещества;
• неотъемлемым условием возникновения волнового процесса служит наличие определенной среды.